通过电输运和拉曼光谱技术对α-晶体和晶体中极高的迁移率进行比较研究

《Physical Review B》：Comparative investigation of extremely high mobility in α- and crystals by electrical transport and Raman spectroscopy

　　过渡金属二磷化物中高载流子迁移率的微观起源仍在讨论中，提出的机制包括流体动力电子传输以及与自旋-动量锁定相关的动量松弛抑制。W?P2为此问题的研究提供了一个有用的平台，因为它可以结晶为两种多形体：单斜结构的α-W?P2（一种拓扑上简单的半金属）和正交结构的β-W?P2（一种II型Weyl半金属）。我们制备了高质量的α-W?P2和β-W?P2单晶，其残余电阻率分别为3700和4200。电输运测量结果显示，在5 K时，α-W?P2和β-W?P2的载流子迁移率分别为1.90×10?和1.88×10? cm2V?1s?1，相应的输运寿命τ?分别为6.93×10?11和1.38×10?1? s。低温电阻率分析表明，数据更好地可以用残余杂质散射以及声子拖拽效应来解释，而无法用简单的T2电子-电子或T?电子-声子耦合模型来描述。拉曼光谱显示部分声子模式的线宽增宽和弱Fano型不对称性，表明存在模式依赖的电子-声子耦合。电子拉曼响应的分析得出，在5 K时α-W?P2和β-W?P2的量子准粒子寿命τ?分别为4.25×10?1?和3.74×10?1? s，由此计算得到的τ?/τ?比分别为1632和3698。为了解释这一较大的τ?/τ?比值，我们提出两种机制可能起关键作用：自旋轨道耦合（SOC），它可以抑制靠近能带极值的k点的背散射；以及轨道-动量锁定（OML），它可以限制远离能带极值的k点的大角度散射。这些结果为W?P2两种相中的载流子散射提供了对比性的见解，并表明SOC和OML与过渡金属二磷化物中的高迁移率相关。